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Interoperabilität mit anderen asynchronen Mustern und Typen

Eine kurze Geschichte der asynchronen Muster in .NET:

Aufgaben und das asynchrone Programmiermodell (Asynchronous Programming Model, APM)

von APM zu TAP

Da das Muster Asynchrones Programmiermodell strukturiert ist, lässt sich ganz einfach ein Wrapper für eine APM-Implementierung erstellen, um sie als TAP-Implementierung verfügbar zu machen. .NET Framework 4 und höher enthält für diese Umwandlung Hilfsroutinen in Form von FromAsync-Methodenüberladungen.

Betrachten Sie die Stream -Klasse und ihre Methoden BeginRead / EndRead , die die APM-Entsprechung zur synchronen Read -Methode darstellen:

public int Read(byte[] buffer, int offset, int count)
Public Function Read(buffer As Byte(), offset As Integer,
                     count As Integer) As Integer
public IAsyncResult BeginRead(byte[] buffer, int offset,
                              int count, AsyncCallback callback,
                              object state)
Public Function BeginRead(buffer As Byte, offset As Integer,
                          count As Integer, callback As AsyncCallback,
                          state As Object) As IAsyncResult
public int EndRead(IAsyncResult asyncResult)
Public Function EndRead(asyncResult As IAsyncResult) As Integer

Sie können die TaskFactory<TResult>.FromAsync -Methode verwenden, um wie folgt einen TAP-Wrapper für diese Operation zu implementieren:

public static Task<int> ReadAsync(this Stream stream,
                                  byte[] buffer, int offset,
                                  int count)
{
    if (stream == null)
       throw new ArgumentNullException("stream");

    return Task<int>.Factory.FromAsync(stream.BeginRead,
                                       stream.EndRead, buffer,
                                       offset, count, null);
}
<Extension()>
Public Function ReadAsync(strm As Stream,
                          buffer As Byte(), offset As Integer,
                          count As Integer) As Task(Of Integer)
    If strm Is Nothing Then
        Throw New ArgumentNullException("stream")
    End If

    Return Task(Of Integer).Factory.FromAsync(AddressOf strm.BeginRead,
                                              AddressOf strm.EndRead, buffer,
                                              offset, count, Nothing)
End Function

Diese Implementierung entspricht dem Folgenden:

 public static Task<int> ReadAsync(this Stream stream,
                                   byte [] buffer, int offset,
                                   int count)
 {
    if (stream == null)
        throw new ArgumentNullException("stream");

    var tcs = new TaskCompletionSource<int>();
    stream.BeginRead(buffer, offset, count, iar =>
                     {
                        try {
                           tcs.TrySetResult(stream.EndRead(iar));
                        }
                        catch(OperationCanceledException) {
                           tcs.TrySetCanceled();
                        }
                        catch(Exception exc) {
                           tcs.TrySetException(exc);
                        }
                     }, null);
    return tcs.Task;
}

<Extension()>
Public Function ReadAsync(stream As Stream, buffer As Byte(), _
                          offset As Integer, count As Integer) _
                          As Task(Of Integer)
    If stream Is Nothing Then
        Throw New ArgumentNullException("stream")
    End If

    Dim tcs As New TaskCompletionSource(Of Integer)()
    stream.BeginRead(buffer, offset, count,
                     Sub(iar)
                         Try
                             tcs.TrySetResult(stream.EndRead(iar))
                         Catch e As OperationCanceledException
                             tcs.TrySetCanceled()
                         Catch e As Exception
                             tcs.TrySetException(e)
                         End Try
                     End Sub, Nothing)
    Return tcs.Task
End Function

von TAP zu APM

Wenn die vorhandene Infrastruktur das APM-Muster erwartet, sollten Sie auch eine TAP-Implementierung erstellen und diese verwenden, wo eine APM-Implementierung erwartet wird. Da Aufgaben erstellt werden können und die Task-Klasse IAsyncResult implementiert, können Sie hierfür eine einfache Hilfsfunktion verwenden. Der folgende Code verwendet eine Erweiterung der Task<TResult> -Klasse, aber Sie können eine fast identische Funktion für nicht generische Aufgaben verwenden.

public static IAsyncResult AsApm<T>(this Task<T> task,
                                    AsyncCallback callback,
                                    object state)
{
    if (task == null)
        throw new ArgumentNullException("task");

    var tcs = new TaskCompletionSource<T>(state);
    task.ContinueWith(t =>
                      {
                         if (t.IsFaulted)
                            tcs.TrySetException(t.Exception.InnerExceptions);
                         else if (t.IsCanceled)
                            tcs.TrySetCanceled();
                         else
                            tcs.TrySetResult(t.Result);

                         if (callback != null)
                            callback(tcs.Task);
                      }, TaskScheduler.Default);
    return tcs.Task;
}
<Extension()>
Public Function AsApm(Of T)(task As Task(Of T),
                            callback As AsyncCallback,
                            state As Object) As IAsyncResult
    If task Is Nothing Then
        Throw New ArgumentNullException("task")
    End If

    Dim tcs As New TaskCompletionSource(Of T)(state)
    task.ContinueWith(Sub(antecedent)
                          If antecedent.IsFaulted Then
                              tcs.TrySetException(antecedent.Exception.InnerExceptions)
                          ElseIf antecedent.IsCanceled Then
                              tcs.TrySetCanceled()
                          Else
                              tcs.TrySetResult(antecedent.Result)
                          End If

                          If callback IsNot Nothing Then
                              callback(tcs.Task)
                          End If
                      End Sub, TaskScheduler.Default)
    Return tcs.Task
End Function

Betrachten Sie nun einen Fall, bei dem Sie die folgende TAP-Implementierung haben:

public static Task<String> DownloadStringAsync(Uri url)
Public Shared Function DownloadStringAsync(url As Uri) As Task(Of String)

und Sie möchten diese APM-Implementierung bereitstellen:

public IAsyncResult BeginDownloadString(Uri url,
                                        AsyncCallback callback,
                                        object state)
Public Function BeginDownloadString(url As Uri,
                                    callback As AsyncCallback,
                                    state As Object) As IAsyncResult
public string EndDownloadString(IAsyncResult asyncResult)
Public Function EndDownloadString(asyncResult As IAsyncResult) As String

Im folgenden Beispiel wird eine Migration zu APM veranschaulicht:

public IAsyncResult BeginDownloadString(Uri url,
                                        AsyncCallback callback,
                                        object state)
{
   return DownloadStringAsync(url).AsApm(callback, state);
}

public string EndDownloadString(IAsyncResult asyncResult)
{
   return ((Task<string>)asyncResult).Result;
}
Public Function BeginDownloadString(url As Uri,
                                    callback As AsyncCallback,
                                    state As Object) As IAsyncResult
    Return DownloadStringAsync(url).AsApm(callback, state)
End Function

Public Function EndDownloadString(asyncResult As IAsyncResult) As String
    Return CType(asyncResult, Task(Of String)).Result
End Function

Aufgaben und das ereignisbasierte asynchrone Muster (Event-based Asynchronous Pattern, EAP)

Das Umschließen einer Event-based Asynchronous Pattern (EAP) -Implementierung ist komplizierter als das Umschließen eines APM-Musters, da das EAP-Muster selbst mehr Varianten als das APM-Muster aufweist und geringer strukturiert ist. Zur Veranschaulichung umschließt der folgende Code die DownloadStringAsync -Methode. DownloadStringAsync akzeptiert einen URI, löst während des Herunterladens das DownloadProgressChanged -Ereignis aus, um mehrere Fortschrittswerte zu berichten, und löst zum Abschluss das DownloadStringCompleted -Ereignis aus. Das Endergebnis ist eine Zeichenfolge, die den Inhalt der Seite am angegebenen URI enthält.

 public static Task<string> DownloadStringAsync(Uri url)
 {
     var tcs = new TaskCompletionSource<string>();
     var wc = new WebClient();
     wc.DownloadStringCompleted += (s,e) =>
         {
             if (e.Error != null)
                tcs.TrySetException(e.Error);
             else if (e.Cancelled)
                tcs.TrySetCanceled();
             else
                tcs.TrySetResult(e.Result);
         };
     wc.DownloadStringAsync(url);
     return tcs.Task;
}
Public Shared Function DownloadStringAsync(url As Uri) As Task(Of String)
    Dim tcs As New TaskCompletionSource(Of String)()
    Dim wc As New WebClient()
    AddHandler wc.DownloadStringCompleted, Sub(s, e)
                                               If e.Error IsNot Nothing Then
                                                   tcs.TrySetException(e.Error)
                                               ElseIf e.Cancelled Then
                                                   tcs.TrySetCanceled()
                                               Else
                                                   tcs.TrySetResult(e.Result)
                                               End If
                                           End Sub
    wc.DownloadStringAsync(url)
    Return tcs.Task
End Function

Aufgaben und Wait-Handles

von den Wait-Handles zu TAP

Obwohl Wait-Handles kein asynchrones Muster implementieren, können erfahrene Entwickler die WaitHandle -Klasse und die ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject -Methode für asynchrone Benachrichtigungen verwenden, wenn ein Wait-Handle festgelegt ist. Sie können die RegisterWaitForSingleObject -Methode umschließen, um eine aufgabenbasierte Alternative zu jedem synchronen Wartevorgang in einem Wait-Handle zu ermöglichen:

public static Task WaitOneAsync(this WaitHandle waitHandle)
{
    if (waitHandle == null)
        throw new ArgumentNullException("waitHandle");

    var tcs = new TaskCompletionSource<bool>();
    var rwh = ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(waitHandle,
        delegate { tcs.TrySetResult(true); }, null, -1, true);
    var t = tcs.Task;
    t.ContinueWith( (antecedent) => rwh.Unregister(null));
    return t;
}
<Extension()>
Public Function WaitOneAsync(waitHandle As WaitHandle) As Task
    If waitHandle Is Nothing Then
        Throw New ArgumentNullException("waitHandle")
    End If

    Dim tcs As New TaskCompletionSource(Of Boolean)()
    Dim rwh As RegisteredWaitHandle = ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(waitHandle,
        Sub(state, timedOut)
            tcs.TrySetResult(True)
        End Sub, Nothing, -1, True)
    Dim t = tcs.Task
    t.ContinueWith(Sub(antecedent)
                       rwh.Unregister(Nothing)
                   End Sub)
    Return t
End Function

Mit dieser Methode können Sie vorhandene WaitHandle -Implementierungen in asynchronen Methoden verwenden. Wenn Sie beispielsweise die Anzahl von asynchronen Operationen beschränken möchten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeführt werden, können Sie ein Semaphor ( System.Threading.SemaphoreSlim -Objekt) verwenden. Indem Sie den Zähler des Semaphors mit N initialisieren, vor jeder Ausführung eines Vorgangs auf das Semaphor warten und das Semaphor freigeben, wenn ein Vorgang abgeschlossen ist, können Sie die Anzahl von gleichzeitig ausgeführten Vorgängen auf N drosseln:

static int N = 3;

static SemaphoreSlim m_throttle = new SemaphoreSlim(N, N);

static async Task DoOperation()
{
    await m_throttle.WaitAsync();
    // do work
    m_throttle.Release();
}
Shared N As Integer = 3

Shared m_throttle As New SemaphoreSlim(N, N)

Shared Async Function DoOperation() As Task
    Await m_throttle.WaitAsync()
    ' Do work.
    m_throttle.Release()
End Function

Sie können auch ein asynchrones Semaphor erstellen, das nicht auf Wait-Handles beruht und stattdessen vollständig mit Aufgaben funktioniert. Um dies zu erreichen, können Sie Techniken wie die diejenige verwenden, die unter Verwenden des aufgabenbasierten asynchronen Musters zum Erstellen von Datenstrukturen auf Taskhinzugefügt wurde.

von TAP zu Wait-Handles

Wie bereits erwähnt, implementiert die Task -Klasse IAsyncResult, und diese Implementierung macht die IAsyncResult.AsyncWaitHandle -Eigenschaft verfügbar, die ein Wait-Handle zurückgibt, das festgelegt wird, wenn der Task abgeschlossen wurde. Sie können ein WaitHandle für Task abrufen, wie folgt:

WaitHandle wh = ((IAsyncResult)task).AsyncWaitHandle;
Dim wh As WaitHandle = CType(task, IAsyncResult).AsyncWaitHandle

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